المضخة الحرارية "الماء - الماء": الجهاز ، مبدأ التشغيل ، قواعد ترتيب التسخين على أساسها

أنواع مياه التربة المجمعة

يمكن أن يكون مجمع مضخة الحرارة الأرضية من نوعين (الشكل 2):

• عمودي؛
• أفقي.

أرز. 2 أنواع المجمعات لمضخات التربة: الرأسي والأفقي

المجمّع العمودي عبارة عن خط أنابيب طويل يتم إنزاله إلى بئر ، يتراوح طوله من 40 إلى 150 مترًا ، وهذا النوع من المبادلات الحرارية أفضل من المبادلات الأفقية حيث تكون درجة الحرارة أعلى عند مثل هذا العمق. إذا كان البئر عميقًا جدًا ، فإن المبادل الحراري مجهز أيضًا بغلاف واقي ، وإذا كان العمق صغيرًا نسبيًا ، فهذا ليس ضروريًا.لكن العيب الكبير لهذه الطريقة في وضع الخزان هو التكلفة العالية لمثل هذا البئر.

بالطبع ، يوصي الخبراء بحفر بئر أعمق. ولكن إذا كانت التقنية أو التربة لا تسمح بذلك ، فيمكن عمل عدة آبار. على سبيل المثال ، يمكنك عمل بئر بعمق 80 م ، أو يمكنك عمل 4 آبار كل منها 20 م ، الشيء الرئيسي هو أن النتيجة الإجمالية كافية لتدفئة المنزل. قد تكون هناك تربة صخرية يصعب العمل بها ، ومن الممكن حفر آبار لا تزيد عن 15-20 مترًا فيها.

المجمع الأفقي (الشكل 3) - هذا النوع من مجمعات التربة لمضخة مياه التربة يشبه خط الأنابيب الذي تم وضعه في وضع أفقي على عمق معين ، تحت طبقة من الأرض. هذا المشعب سهل التركيب.

أرز. 3 الدائرة الخارجية لمضخة المياه الجوفية

المساحة التي تم تركيب مجمع مضخة الحرارة الترابية عليها كبيرة جدًا ، على عكس النسخة الرأسية ، التي تتطلب قطعة أرض صغيرة. كقاعدة عامة ، يشغل المبادل الحراري الأفقي من 25 إلى 50 مترًا مربعًا ، وربما أكثر ، اعتمادًا على المنطقة المسخنة. العامل السلبي لهذا الخيار هو أنه لا يمكن استخدام المنطقة مع هذا المجمع إلا للعشب.

اعتمادًا على الظروف المختلفة ، يمكن وضع المبادل الحراري في شكل متعرج ، حلقات ، ثعبان ، إلخ.

من المهم للغاية ما هي الموصلية الحرارية للتربة التي تم تركيب المبادل الحراري فيها. يعتمد ذلك على نوعية الأرض ، على سبيل المثال ، إذا كانت التربة رطبة ، تكون الموصلية الحرارية أكبر ، وإذا كانت التربة رملية ، فإن الموصلية الحرارية تكون صغيرة.

إذا كان هناك العديد من الحلقات في المبادل الحراري ، فيجب تضمين مضخة الدوران في التكوين.

حاملات الطاقة مع أم ضد؟

ومع ذلك ، هذا ليس كل شيء. أدى ارتفاع أسعار ناقلات الطاقة وارتفاع تكاليف توصيلها إلى زيادة سريعة في تكلفة التدفئة والكهرباء. وهذا يجبر المستهلكين على البحث عن طرق جديدة للادخار. حتى من الكتب المدرسية ، نتذكر أن انتقال الحرارة يتدفق من أجسام ساخنة إلى أجسام أكثر برودة ، ولكن ليس العكس. تجربتنا التي تمتد لقرون لا تتذكر الإجراء العكسي ، والعلم يثبت ذلك. ومع ذلك ، فإن التقنيات الهندسية الحديثة الماكرة تجعل من الممكن نقل الحرارة في الاتجاه المعاكس - من جسم أقل تسخينًا إلى جسم أكثر سخونة.

مخطط انتقال الحرارة في المضخة الحرارية

بالنسبة لنا ، لا يوجد ما يثير الدهشة ، على سبيل المثال ، في تشغيل الثلاجة. حيث يتم إطلاق الحرارة من المجمد ، درجة الحرارة التي تكون سالبة في كثير من الأحيان ، في البيئة. إذا تم استخدام هذه الحرارة لتدفئة المباني ، وتم استبدال حجرة التبريد بمصدر حرارة طبيعي مثبت ، يعمل باستمرار ، فسيكون هذا هو ما يسمى بالمضخة الحرارية.

المضخة الحرارية البسيطة (هواء إلى هواء) التي يمكنك من خلالها تسخين مساحة المعيشة هي مكيف هواء مألوف للجميع ، مع وظيفة تدفئة. يمكنك استخدامه بنجاح ، لأنه يوجد اليوم مكيفات هواء يمكنها العمل حتى في درجات حرارة عالية تحت الصفر - تصل إلى -15 غرامًا. و تحت. ومع ذلك ، إذا أردنا الحصول على أقصى قدر من الكفاءة والراحة عند تسخين المنزل بأكمله بطريقة اقتصادية (والمضخة الحرارية أكثر اقتصادية بثلاث مرات من السخانات التقليدية ، أو حتى أكثر) ، فيجب استخدام أنظمة أكثر تقدمًا.

ملاحظة: يتساءل الكثيرون - كيف يتم ذلك ، لأن هناك قانونًا للحفاظ على الطاقة.لماذا هذه النسبة غير المتناسبة لانتقال الحرارة إلى استهلاك الكهرباء؟ السر كله هو أنه في المضخة الحرارية ، يتم إنفاق الكهرباء فقط على الملف الكهرومغناطيسي للضاغط (الذي ، بالطبع ، يسخن ، لكن هذه الحرارة لا تستخدم لتسخين الغرفة) ، ويتم توليد الطاقة الحرارية ، "تمتص "من البيئة الخارجية ، بفضل العمليات الخاصة لمضخة الحرارة (كلمة مضخة نفسها تشير إلى ذلك). لفهم هذا ، تحتاج إلى معرفة أكثر من دورة مدرسية في الفيزياء. لكن دعنا نحاول استعراض الأساسيات أدناه.

استقبال جيد

أكبر مشكلة عند تركيب مضخة حرارية مفتوحة الدائرة هي عندما يتم تصريف المياه من الأعلى إلى البئر. ذلك خطأ. يجب أن يذهب الأنبوب إلى قاع البئر تقريبًا وأن يرتفع منه بمقدار 0.5-1 متر. كل شيء أدناه يجب أن يغلي. عندما يتم تصريف المياه من الأعلى ، يمكن أن يتجمد البئر بسرعة ويتوقف عن تلقي المياه. يحدث تجاوز. إذا حدث هذا مع ناقص جيد في الشارع ، فسيتم توفير حلبة للتزلج لك. لذلك ، إذا كان هناك نهر أو نوع من الخزانات القريبة ، أو تصريف مياه الأمطار أو خندق تصريف ، فمن الأفضل توصيل البئر المستقبِل بها بأنبوب فائض ، في حالة حدوث فيضان. إذا لم يكن هناك شيء قريب ، فسيتعين عليك حفر بئرين أو أكثر للاستقبال. لا أحد يعرف إجابة السؤال عن المدة التي ستستغرقها البئر المتلقية. يمكن أن يستغرق سنوات عديدة ، أو يمكن أن تسد بعد موسم تدفئة واحد. لذلك ، فإن أكبر عيب في الدائرة المفتوحة هو عدم القدرة على التنبؤ.

نقطة أخرى مهمة. يجب أن يكون موقع بئر الاستقبال في اتجاه مجرى النهر من بئر الخصم ، على مسافة 6 أمتار على الأقل. هذا غموض آخر. كيفية تحديد الاتجاه الذي يتدفق فيه نهر تحت الأرض. سيتم إعطاء الإجابة على هذا السؤال عن طريق التجربة فقط.إذا لم تغرق المياه في البئر المدين بعد تشغيل المضخة الحرارية ، فكل شيء على ما يرام ، كما خمنت. إذا بدأت في الانخفاض في درجة الحرارة ، فيجب تبديل الآبار ونقل المضخة الغاطسة. من الأفضل صنع خطوط أنابيب آبار الخصم والصرف من أنابيب HDPE ، كمواد أرخص. موثوقية ومتانة هذه الأنابيب كافية أيضًا.

الخيار المثالي هو عندما تقع الآبار عبر التدفق تحت الأرض. ثم يكفي إجراء اتصال قابل للفصل لخط الأنابيب في بئر البئر ، وإلقاء الطاقة في كلا البئرين باستخدام سدادة مقاومة للماء قابلة للفصل ، ويمكنك عكس الآبار مرة واحدة في السنة ، وتغيير أماكن الخصم والاستلام.

مبدأ التشغيل

بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بالموضوع ، يجدر شرح ماهية المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء. في الواقع ، هذه "ثلاجة مقلوبة" - جهاز يبرد الهواء خارج نفسه ويسخن الماء الموجود في الخزان. يمكن بعد ذلك استخدام هذه المياه في الماء الساخن المنزلي أو تدفئة المنزل.

تستخدم المضخة الحرارية دورة مغلقة ، فهي تستهلك الكهرباء فقط. يتم قياس كفاءتها على أنها نسبة الطاقة الكهربائية المستهلكة إلى الحرارة المستلمة. يتم قياس كفاءة المضخات الحرارية أيضًا في COP (معامل الأداء). يتوافق COP 2 مع كفاءة تبلغ 200٪ ويعني أنه بالنسبة إلى 1 كيلو واط من الكهرباء ، فإنه سيوفر 2 كيلو واط من الحرارة.

مبدأ التشغيل

يرجع تشغيل المضخة الحرارية إلى الحرارة المستخرجة من الماء. تصبح البحيرات والأنهار والآبار والآبار مصدرًا للمياه. يجب ألا يقل عمق الخزان في وسط روسيا عن مترين حتى لا تتجمد الطبقات السفلية. وفقًا لموقع المبادل الحراري ، تنقسم الترسبات الحرارية إلى:

• أفقي (يتم وضع الأنابيب في حلقات في الأسفل) ؛
• عمودي (المبادل الحراري يقع عموديا في البئر).

نظرًا لعدم وجود الخزانات الخالية من الصقيع بالقرب من كل منزل ، فغالبًا ما يتم وضع الأنابيب في الآبار. تتكون المضخة الحرارية القياسية من الماء إلى الماء من عدة أجزاء رئيسية:

• أنابيب التدفئة
• أنابيب إمدادات المياه وتصريفها ؛
• المبخر (ملف يتبخر فيه الفريون) ؛
• ضاغط؛
• مكثف (ملف يتم فيه تسييل الفريون).

اعتمادًا على الوقت من السنة ، تكون درجة حرارة المياه الجوفية 4-10 درجة مئوية ، وهي تختلف في نطاقات صغيرة. هذا يضمن التشغيل المستقر والإنتاجي للمضخة الحرارية. تم حفر بئرين على مسافة 8-10 م عن بعضهما البعض. تدخل المياه الجوفية الأنبوب من البئر الأول وترتفع إلى المبخر لتسخينه. في نفس الوقت ، يتم تغذية الفريون المسال في المبخر. نتيجة لانخفاض الضغط في المبخر ، تنتقل الحرارة من الجدران إلى المبرد. المبرد (الفريون) يصبح غازي.

ثم يدخل الفريون إلى الضاغط ويتم ضغطه. ثم يدخل المكثف ، ويتحول إلى سائل ، والحرارة المنبعثة نتيجة لهذه العملية تنتقل إلى المبرد (غالبًا ما يكون الماء). يقوم المبرد بدوره بتسخين أنابيب المبرد. هذه هي الطريقة التي يتم بها تدفئة المنزل. يتم تصريف المياه الجوفية في البئر الثاني. يتم إعطاء صورة كاملة لمبادئ التشغيل من خلال مخطط مضخة الحرارة. نظرًا لأن درجة حرارة المياه الجوفية أكثر استقرارًا من درجة حرارة الطبقات السفلية من الخزانات ، فمن الأفضل استخدام الآبار. ولكن هنا يجب أن نأخذ في الاعتبار أيضًا تكلفة حفر الآبار.تم تركيب مضخة حرارية مع غلاية ماء إلى ماء لتسخين الغرفة وتسخين المياه لتلبية الاحتياجات المنزلية. الطاقة الكهربائية المستهلكة في تشغيل المضخة أقل 4-5 مرات من الطاقة التي تولدها.

مخطط تدفئة المنزل باستخدام مضخة تسخين الماء والماء

هذا مثير للاهتمام: مجمع الطاقة الشمسية لتدفئة منزل خاص - بطارية محلية الصنع

نصائح مفيدة

في جميع مراحل بناء المنزل ، بدءًا من مرحلة التصميم ، يجب أن نتذكر أن HP عبارة عن نظام بالقصور الذاتي. يمكن مقارنتها بالموقد الروسي الضخم ، والذي كان يتم تسخينه عادة مرة واحدة يوميًا أثناء الطهي. ثم أدت الحرارة المتراكمة إلى تسخين المسكن حتى صباح اليوم التالي.

تتميز الجدران المصنوعة من جذوع الأشجار الثقيلة بدرجة عالية من القصور الذاتي الحراري. ببساطة ، يبرد ببطء عندما يصبح الليل أكثر برودة. القصور الذاتي الحراري الجيد للجدران الحجرية السميكة ، وكذلك للخرسانة الثقيلة أو الطوب.

الرغوة والخرسانة الرغوية لها خصائص عزل حراري جيدة. ولكن بسبب الجاذبية النوعية المنخفضة ، فإن لديهم خمول حراري منخفض. المضخة الحرارية في مبنى بجدران مصنوعة من هذه المواد ، مع انخفاض حاد في درجة الحرارة الخارجية ، لن تتمكن دائمًا من "ضخ" حرارة كافية من الخارج إلى نظام التدفئة "الأرضية الدافئة".

تحتاج أيضًا إلى مراعاة العوامل الأخرى:

1. لتقليل فقد الحرارة أو عدم تجميد الأنابيب على الإطلاق في الخط الفاصل بين المنزل والآبار أو المجمع ، من الضروري وضعها على عمق أقل من مستوى التجمد. في شبه جزيرة القرم ، يكفي 0.75 متر ، وعلى خط عرض موسكو 1.5 على الأقل.
2. عادة ما يكون أكبر فقدان للحرارة من خلال النوافذ. لذلك ، فإن الزجاج الثلاثي ليس رفاهية على الإطلاق ، ولكنه حل بناء اقتصاديًا سليمًا.الخيار المثالي هو استخدام الزجاج الذي يمكن أن يعكس الأشعة تحت الحمراء.
3. في حالة استخدام خيار بئرين لسحب المياه وتصريفها يجب ألا تقل المسافة بينهما عن 20 مترًا.
4. من الأفضل تجربة TN محلي الصنع أولاً في غرفة المرافق أو المرآب. يتطلب تركيب تدفئة أرضية في منطقة سكنية تكاليف إضافية.

محلية الصنع من ثلاجة قديمة

من الصعب جدًا تجميع مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء من الضواغط والمكثفات الفردية بيديك دون معرفة هندسية متخصصة. ولكن بالنسبة لغرفة صغيرة أو دفيئة ، يمكنك استخدام ثلاجة قديمة.

يمكن صنع أبسط مضخة حرارة للهواء من الثلاجة عن طريق مد مجرى هواء بداخلها من الشارع وتعليق مروحة على الشبكة الخلفية للمبادل الحراري

للقيام بذلك ، تحتاج إلى عمل فتحتين في الباب الأمامي للثلاجة. من خلال الأول ، سيدخل هواء الشارع إلى المجمد ، ومن خلال الثاني السفلي ، سيتم إعادته إلى الشارع.

في الوقت نفسه ، أثناء المرور عبر الغرفة الداخلية ، ستطلق جزءًا من الحرارة التي تحتويها إلى الفريون.

من الممكن أيضًا تركيب آلة التبريد في الحائط مع فتح الباب للخارج والمبادل الحراري في الخلف إلى الغرفة. لكن يجب ألا يغيب عن البال أن قوة هذا السخان ستكون صغيرة ، وتستهلك الكثير من الكهرباء.

يتم تسخين الهواء في الغرفة بواسطة مبادل حراري في الجزء الخلفي من الثلاجة. ومع ذلك ، فإن هذه المضخة الحرارية قادرة على العمل فقط في درجات حرارة خارجية لا تقل عن زائد خمس درجات مئوية.

تم تصميم هذا الجهاز للاستخدام الداخلي فقط.

في الكوخ الكبير ، يجب استكمال نظام تسخين الهواء بمجاري الهواء التي توزع الهواء الدافئ بالتساوي في جميع الغرف.

تركيب المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء بسيط للغاية. من الضروري تثبيت الوحدات الخارجية والداخلية ، ثم توصيلها ببعضها البعض بدائرة مزودة بسائل تبريد.

يتم تثبيت الجزء الأول من النظام في الخارج: مباشرة على الواجهة أو السطح أو بجوار المبنى. يمكن وضع الثاني في المنزل على السقف أو الحائط.

يوصى بتركيب الوحدة الخارجية على بعد أمتار قليلة من مدخل الكوخ وبعيدًا عن النوافذ ، ولا تنسَ الضوضاء الصادرة عن المروحة.

ويتم تثبيت الداخل بحيث يتم توزيع تدفق الهواء الدافئ منه بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة.

إذا كان من المخطط تدفئة منزل به عدة غرف في طوابق مختلفة بمضخة حرارية من الهواء إلى الهواء ، فسيتعين عليك تجهيز نظام قنوات التهوية بالحقن القسري.

في هذه الحالة ، من الأفضل طلب مشروع من مهندس مختص ، وإلا فقد لا تكون طاقة المضخة الحرارية كافية لجميع المباني.

يجب أن يكون عداد الكهرباء وجهاز الحماية قادرين على تحمل أحمال الذروة الناتجة عن المضخة الحرارية. مع نزلة برد حادة خارج النافذة ، يبدأ الضاغط في استهلاك الكهرباء عدة مرات أكثر من المعتاد.

من الأفضل وضع خط إمداد منفصل عن لوحة التبديل لمثل هذا سخان الهواء.

يجب إيلاء اهتمام خاص لتركيب أنابيب الفريون. حتى أصغر الرقائق بالداخل يمكن أن تلحق الضرر بمعدات الضاغط

هنا لا يمكنك الاستغناء عن مهارات لحام النحاس. يجب أن يُعهد بإعادة تعبئة غاز التبريد بشكل عام إلى محترف لتجنب مشاكل التسرب لاحقًا.

الكفاءة ومبدأ تشغيل المضخة الحرارية

ستكون كفاءة المضخة الحرارية للتدفئة دائمًا أكبر من 1. لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية ، يكون عامل تحويل الحرارة أكثر صحة. إذا كانت تساوي 4 ، فهذا يعني أنه بقوة 1 كيلو واط ، توفر المضخة الحرارية عند الخرج 4 كيلو واط من الطاقة ، منها 3 كيلو واط توفرها الأرض.

تم تطوير المبدأ الذي يقوم عليه تشغيل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل في بداية القرن التاسع عشر. المهندس سعدي كارنو وكان يسمى دورة كارنو. بناء على هذا تشغيل ثلاجة منزلية تقليدية، حيث يتم تبريد المنتجات بسبب حقيقة أن الحرارة المشتتة تتم إزالتها من خلال المبرد إلى الخارج. ولكن للتقدم بطلب للحصول على تدفئة المنازل ، عندما يحدث كل شيء عكس ذلك تمامًا ، أي أن تشغيل المضخة الحرارية يعتمد على مبدأ دورة كارنو العكسية ، فقد أصبح ذلك مؤخرًا.

المضخة الحرارية للتدفئة المنزلية عبارة عن جهاز يتم فيه تحويل الحرارة المنخفضة الحرارة إلى حرارة عالية الحرارة ، والتي تستخدم للتدفئة. مصدر الحرارة هو الأرض والماء والهواء (أولهم هو الأكثر انتشارًا ، لأنه فعال (على الرغم من أهمية مستوى العزل الحراري للمنزل ، والطريقة المستخدمة لتدفئة المنزل ، وما إلى ذلك) وله النسبة المثلى للسعر وصفات المستهلك).

يتطلب تشغيل المضخة الحرارية المصممة لتدفئة المنزل الكهرباء ، ولكن بتكلفة 1 كيلو واط من الكهرباء ، يكون العائد 4-6 كيلو واط من الطاقة الحرارية.

بالإضافة إلى تدفئة المنزل في الصيف ، يمكن أن تعمل المضخة الحرارية كمكيف هواء ، وهو ما يكفي أن يكون النظام قادرًا على التشغيل العكسي. تصنف المضخات الحرارية إلى عدة أنواع:

• "مياه الأرض"؛
• "الأرض - الهواء" ؛
• "المياه المياه"؛
• "الماء - الهواء"
• "ماء هواء"؛
• "الهواء الجوي".

فيما يلي وصف تفصيلي لكيفية عمل أنواع مختلفة من المضخات الحرارية لتدفئة المنزل.

تكنولوجيا التركيب

يتم تجميع هذا النوع من المعدات على عدة مراحل:

• مشروع قيد الإعداد ؛
• يتم تجميع اتصالات المجمع ؛
• يتم تثبيت مضخة حرارية في النظام ؛
• يتم تركيب المعدات داخل المنزل ؛
• يتم ملء المبرد.

بعد ذلك ، سننظر في كيفية تركيب مضخة حرارية جاهزة بأيديكم خطوة بخطوة.

كيف تصنع مشروع

قبل الشروع في تجميع الاتصالات من هذا النوع ، بالطبع ، يجب إجراء جميع الحسابات اللازمة. يجب أن يكون عمل الجزء الخارجي من النظام منسقًا بالكامل مع عمل الجزء الداخلي. يتم إجراء الحسابات اعتمادًا على نوع المعدات المختارة. بالنسبة للمجمعات الأفقية ، يتم إجراؤها على النحو التالي:

• يتم تحديد مقدار مضاد التجمد المطلوب. في هذه الحالة ، يتم استخدام الصيغة Vs = Qo 3600 / (1.05 3.7 t) ، حيث Qo هي الطاقة الحرارية للمصدر ، t هو فرق درجة الحرارة بين خطوط الإمداد والعودة. يتم حساب معلمة Qo على أنها الفرق بين قوة المضخة والطاقة الكهربائية المستخدمة لتسخين المبرد.
• يتم تحديد طول المجمع المطلوب. تبدو صيغة الحساب في هذه الحالة كما يلي: L = Qo / q ، حيث q هي إزالة الحرارة المحددة. تعتمد قيمة المؤشر الأخير على نوع التربة في الموقع. بالنسبة للطين ، على سبيل المثال ، يبلغ 20 واط لكل دورة في الدقيقة ، وللرمل - 10 واط ، وما إلى ذلك.
• يتم تحديد المساحة المطلوبة لوضع المجمع. في هذه الحالة ، يتم الحساب وفقًا للصيغة A = L da ، حيث da هي خطوة مد الأنابيب.

يتم تحديد قوة المضخة الحرارية تقريبًا بمعدل 70 واط من الحرارة لكل 1 متر مربع مع ارتفاع سقف 2.7 متر.وعادة ما يتم وضع أنابيب التجميع على مسافة 0.8 متر من بعضها البعض أو أكثر قليلاً.

كيفية تجميع المضخة الحرارية

هذا النوع من المعدات مكلف للغاية. تصميم المضخة الحرارية بسيط نسبيًا. لذلك ، يمكنك محاولة جعله بنفسك. يتم تنفيذ هذا الإجراء على النحو التالي:

• شراء ضاغط (المعدات من مكيف الهواء مناسبة).
• يتكون السكن مكثف. للقيام بذلك ، يتم قطع خزان الفولاذ المقاوم للصدأ سعة 100 لتر إلى النصف.
• يتم عمل ملف. يتم تغليف أسطوانة غاز أو أكسجين بأنبوب نحاسي من الثلاجة. يمكن إصلاح الأخير بزوايا مثقبة من الألومنيوم.
• يتم تثبيت الملف في الجسم ، وبعد ذلك يتم ختم الأخير.
• مبخر مصنوع من حاوية بلاستيكية سعة 80 لترًا. يتم تثبيت ملف من أنبوب بوصة فيه.
• يتم توصيل أنابيب المياه بالمبخر لتوصيل وتصريف المياه.
• النظام مليء بغاز التبريد. يجب أن يعهد بهذه العملية إلى أخصائي. مع الإجراءات غير الكفؤة ، لا يمكنك فقط تدمير المعدات المجمعة ، ولكن أيضًا الإصابة.

تركيب اتصالات المجمع

تعتمد تقنية تركيب الدائرة الخارجية لنظام التدفئة أيضًا على نوعها. بالنسبة للمجمع الرأسي ، يتم حفر الآبار بعمق 20-100 متر ، وتحت الآبار الأفقية ، يتم اختراق الخنادق بعمق 1.5 متر ، وفي المرحلة التالية ، يتم وضع الأنابيب. لا ينبغي أن تنمو الأشجار بالقرب من المجمع الأفقي ، لأن جذورها يمكن أن تلحق الضرر بالتيار الكهربائي. لتجميع الأخير ، يمكن استخدام أنابيب البولي إيثيلين منخفضة الضغط.

تركيب المعدات

يتم تنفيذ هذه العملية بالطريقة المعتادة. أي ، يتم تثبيت مشعات التدفئة في المبنى ، ويتم وضع الخطوط وتوصيلها بالغلاية. يتم تثبيت خزان التمدد والمرشح ومضخة الدوران على الممر الجانبي على أنبوب الإرجاع. يمكنك أيضًا تجميع وتوصيل نظام "الأرضية الدافئة" بمضخة الحرارة. في المرحلة النهائية ، يتم سكب النوع المختار من المبرد في الدوائر الخارجية والداخلية.

كما ترى ، يمكنك تركيب المضخة الحرارية وتجميعها بنفسك. من الناحية التكنولوجية ، فإن الإجراء ليس معقدًا بشكل خاص. ومع ذلك ، على عكس الأنواع الأخرى من المعدات المماثلة ، فإن تجميع مثل هذا النظام ، حتى من النوع الأفقي ، يعد عملية شاقة بدنيًا إلى حد ما. من المستحيل عمليا حفر الآبار للحفر الرأسي بنفسك بدون معدات خاصة. لذلك ، قد يكون من المفيد الاستعانة بمتخصصين لإجراء الحسابات والعمل على تجميع النظام. اليوم ، هناك شركات في السوق تقوم بتركيب معدات مثل المضخة الحرارية على أساس تسليم المفتاح.

ما هي المضخة الحرارية لتدفئة منزل خاص؟ كيف يعمل؟

يسمى الجهاز الخاص القادر على استخلاص الحرارة من البيئة بالمضخة الحرارية.

تستخدم هذه الأجهزة كطريقة رئيسية أو إضافية لتدفئة الفضاء. تعمل بعض الأجهزة أيضًا للتبريد السلبي للمبنى - بينما تستخدم المضخة للتبريد في الصيف والتدفئة الشتوية.

تستخدم طاقة البيئة كوقود. يستخرج هذا السخان الحرارة من الهواء والماء والمياه الجوفية وما إلى ذلك ، لذلك يصنف هذا الجهاز كمصدر للطاقة المتجددة.

مهم! تتطلب هذه المضخات توصيلًا كهربائيًا للعمل. يتضمن تكوين جميع الأجهزة الحرارية مبخر وضاغط ومكثف وصمام تمدد. اعتمادًا على مصدر الحرارة ، يتم تمييز الماء والهواء والأجهزة الأخرى.

مبدأ التشغيل مشابه جدًا لمبدأ الثلاجة (فقط الثلاجة ترمي الهواء الساخن والمضخة تمتص الحرارة)

اعتمادًا على مصدر الحرارة ، يتم تمييز الماء والهواء والأجهزة الأخرى. مبدأ التشغيل مشابه جدًا لمبدأ الثلاجة (فقط الثلاجة ترمي الهواء الساخن والمضخة تمتص الحرارة)

يتضمن تكوين جميع الأجهزة الحرارية مبخر وضاغط ومكثف وصمام تمدد. اعتمادًا على مصدر الحرارة ، يتم تمييز الماء والهواء والأجهزة الأخرى. مبدأ التشغيل مشابه جدًا لمبدأ الثلاجة (فقط الثلاجة تصدر الهواء الساخن ، وتمتص المضخة الحرارة).

تعمل معظم الأجهزة في درجات حرارة موجبة وسالبة ، ومع ذلك ، فإن كفاءة الجهاز تعتمد بشكل مباشر على الظروف الخارجية (على سبيل المثال ، كلما ارتفعت درجة الحرارة المحيطة ، زادت قوة الجهاز). بشكل عام الجهاز يعمل كالآتي:

1. تتلامس المضخة الحرارية مع الظروف المحيطة. عادةً ما يستخرج الجهاز الحرارة من الأرض أو الهواء أو الماء (حسب نوع الجهاز).
2. يتم تركيب مبخر خاص داخل الجهاز مملوء بمادة التبريد.
3. عند ملامسته للبيئة ، يغلي المبرد ويتبخر.
4. بعد ذلك ، يدخل المبرد على شكل بخار إلى الضاغط.
5. هناك يتقلص - بسبب هذا ، ترتفع درجة حرارته بشكل خطير.
6. بعد ذلك ، يدخل الغاز الساخن إلى نظام التدفئة ، مما يؤدي إلى تسخين المبرد الرئيسي ، والذي يستخدم لتدفئة المكان.
7. يبرد المبرد شيئًا فشيئًا. في النهاية ، يتحول إلى سائل.
8. ثم يدخل المبرد السائل في صمام خاص ، مما يقلل درجة حرارته بشكل خطير.
9. في النهاية ، يدخل المبرد إلى المبخر مرة أخرى ، وبعد ذلك تتكرر دورة التسخين.

الصورة 1. مبدأ تشغيل المضخة الحرارية من الأرض إلى الماء. يشير اللون الأزرق إلى البرودة ، بينما يشير اللون الأحمر إلى السخونة.

مزايا:

• الحفاظ على البيئة. هذه الأجهزة هي مصادر طاقة متجددة لا تلوث الغلاف الجوي بانبعاثاتها (بينما ينتج الغاز الطبيعي غازات دفيئة ضارة ، وغالبًا ما تستخدم الكهرباء لحرق الفحم الذي يلوث الهواء أيضًا).
• بديل جيد للغاز. تعتبر المضخة الحرارية مثالية لتدفئة المساحات في الحالات التي يكون فيها استخدام الغاز صعبًا لسبب أو لآخر (على سبيل المثال ، عندما يكون المنزل بعيدًا عن جميع المرافق الرئيسية). تُقارن المضخة أيضًا بشكل إيجابي مع تسخين الغاز من حيث أن تركيب مثل هذا الجهاز لا يتطلب إذنًا من الدولة (ولكن عند حفر بئر عميق ، لا يزال يتعين عليك الحصول عليه).
• مصدر حرارة إضافي غير مكلف. تعتبر المضخة مثالية كمصدر طاقة إضافي رخيص (الخيار الأفضل هو استخدام الغاز في الشتاء ومضخة في الربيع والخريف).

عيوب:

1. القيود الحرارية في حالة استخدام مضخات المياه.تعمل جميع الأجهزة الحرارية بشكل جيد في درجات حرارة موجبة ، بينما في حالة التشغيل في درجات حرارة سلبية ، تتوقف العديد من المضخات عن العمل. هذا يرجع بشكل أساسي إلى حقيقة أن الماء يتجمد ، مما يجعل من المستحيل استخدامه كمصدر للحرارة.
2. قد تكون هناك مشاكل مع الأجهزة التي تستخدم الماء كحرارة. إذا تم استخدام الماء للتدفئة ، فسيلزم إيجاد مصدر ثابت. في أغلب الأحيان ، يجب حفر بئر لهذا الغرض ، مما قد يؤدي إلى زيادة تكاليف تركيب الجهاز.

انتباه! عادة ما تكلف المضخات من 5 إلى 10 مرات أكثر من غلاية الغاز ، وبالتالي فإن استخدام هذه الأجهزة لتوفير المال في بعض الحالات قد يكون غير عملي (لكي تؤتي المضخة ثمارها ، ستحتاج إلى الانتظار عدة سنوات)

مبدأ تشغيل المضخات الحرارية

تجدر الإشارة إلى أن أي وسيط تقريبًا به طاقة حرارية. لماذا لا تستخدم الحرارة المتوفرة لتدفئة منزلك؟ سوف تساعد المضخة الحرارية في ذلك.

مبدأ تشغيل المضخة الحرارية هو كما يلي: يتم نقل الحرارة إلى المبرد من مصدر طاقة منخفض الإمكانات. في الممارسة العملية ، كل شيء يحدث على النحو التالي.

يمر المبرد عبر الأنابيب المدفونة في الأرض على سبيل المثال. ثم يدخل المبرد في المبادل الحراري ، حيث يتم نقل الطاقة الحرارية المجمعة إلى الدائرة الثانية. يسخن المبرد الموجود في الدائرة الخارجية ويتحول إلى غاز. بعد ذلك ، يمر المبرد الغازي إلى الضاغط حيث يتم ضغطه. هذا يتسبب في تسخين المبرد أكثر. يذهب الغاز الساخن إلى المكثف ، وهناك تنتقل الحرارة إلى المبرد ، الذي يسخن المنزل نفسه بالفعل.

التدفئة الحرارية الأرضية في المنزل: كيف تعمل

يتم ترتيب أنظمة التبريد وفقًا لنفس المبدأ. هذا يعني أنه يمكن استخدام وحدات التبريد لتبريد الهواء الداخلي.

أنواع المضخات الحرارية

هناك عدة أنواع من المضخات الحرارية. ولكن في أغلب الأحيان ، يتم تصنيف الأجهزة حسب طبيعة المبرد في الدائرة الخارجية.

يمكن للأجهزة استخلاص الطاقة من

• ماء،
• تربة،
• هواء.

يمكن استخدام الطاقة الناتجة في المنزل لتدفئة الفضاء وتسخين المياه. لذلك ، هناك عدة أنواع من المضخات الحرارية.

المضخات الحرارية: ارضية - ماء

أفضل خيار للتدفئة البديلة هو الحصول على الطاقة الحرارية من الأرض. لذلك ، على عمق ستة أمتار ، تتمتع الأرض بدرجة حرارة ثابتة وغير متغيرة. يستخدم سائل خاص كحامل حرارة في الأنابيب. المحيط الخارجي للنظام مصنوع من أنابيب بلاستيكية. يمكن وضع الأنابيب في الأرض عموديًا أو أفقيًا. إذا تم وضع الأنابيب أفقيًا ، فيجب تخصيص مساحة كبيرة. في حالة تركيب الأنابيب أفقيًا ، لا يمكن استخدام الأرض للأغراض الزراعية. يمكنك فقط ترتيب المروج أو النباتات الحولية.

لترتيب الأنابيب عموديًا في الأرض ، من الضروري عمل عدة آبار يصل عمقها إلى 150 مترًا. ستكون هذه مضخة حرارية جوفية فعالة ، لأن درجة الحرارة مرتفعة على عمق كبير بالقرب من الأرض. تستخدم المجسات العميقة لنقل الحرارة.

نوع مضخة الماء إلى الماء

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على الحرارة من الماء الموجود في أعماق الأرض. يمكن استخدام البرك والمياه الجوفية أو مياه الصرف الصحي.

وتجدر الإشارة إلى أنه لا توجد اختلافات جوهرية بين النظامين. أقل التكاليف مطلوبة عند إنشاء نظام للحصول على الحرارة من الخزان. يجب ملء الأنابيب بسائل التبريد وغمرها في الماء. هناك حاجة إلى تصميم أكثر تعقيدًا من أجل إنشاء نظام لتوليد الحرارة من المياه الجوفية.

مضخات من الهواء إلى الماء

من الممكن تجميع الحرارة من الهواء ، ولكن في المناطق ذات الشتاء شديد البرودة ، فإن مثل هذا النظام غير فعال. في نفس الوقت ، تثبيت النظام بسيط للغاية. ما عليك سوى تحديد الجهاز المطلوب وتثبيته.

المزيد حول مبدأ تشغيل المضخات الحرارية الأرضية

للتدفئة ، من المفيد جدًا استخدام المضخات الحرارية. المنازل التي تزيد مساحتها عن 400 متر مربع تسدد تكاليف النظام بسرعة كبيرة. ولكن إذا لم يكن منزلك كبيرًا جدًا ، فيمكنك إنشاء نظام تدفئة بيديك.

تحتاج أولاً إلى شراء ضاغط. الجهاز المجهز بمكيف هواء تقليدي مناسب. نثبته على الحائط. يمكنك صنع مكثف خاص بك. من الضروري عمل ملف من الأنابيب النحاسية. يتم وضعها في علبة بلاستيكية. المبخر مثبت أيضًا على الحائط. يجب أن يتم إجراء اللحام وإعادة التعبئة باستخدام الفريون والأعمال المماثلة فقط بواسطة محترف. لن تؤدي الإجراءات غير الكفؤة إلى نتيجة جيدة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تصاب.

قبل تشغيل المضخة الحرارية ، من الضروري التحقق من حالة كهربة المنزل. يجب تصنيف قوة العداد عند 40 أمبير.

مضخة حرارية جوفية محلية الصنع

لاحظ أن المضخة الحرارية التي أنشأها المرء لا ترقى دائمًا إلى مستوى التوقعات. والسبب في ذلك هو عدم وجود حسابات حرارية صحيحة. ضعف النظام وتكاليف الصيانة آخذة في الارتفاع

لذلك ، من المهم إجراء جميع الحسابات بدقة.

ميزات نظام الماء والهواء الحراري

تحتوي المضخة الحرارية التي تم تخصيص هذه المقالة لها ، على عكس التعديلات الأخرى لمثل هذا الجهاز (على وجه الخصوص ، من الماء إلى الماء ومن الأرض إلى الماء) ، على عدد من المزايا:

• يوفر الكهرباء
• لا يتطلب التثبيت أعمالًا أرضية واسعة النطاق ، وحفر الآبار ، والحصول على تصاريح خاصة ؛
• إذا قمت بتوصيل النظام بألواح شمسية ، فيمكنك ضمان استقلاليته الكاملة.

من المزايا المهمة للنظام الحراري الذي يستخرج طاقة الرياح وينقلها إلى الماء السلامة البيئية بنسبة مائة بالمائة.

قبل الشروع في تصميم المضخة ، من الضروري معرفة الحالات التي يظهر فيها النظام نفسه بأكبر قدر ممكن من الكفاءة ، ومتى يكون استخدامه غير عملي.

يمكن استخدام نظام المضخة الحرارية الذي يستخرج الطاقة من الكتلة الهوائية لتسخين جميع أنواع ناقلات الحرارة المستخدمة في رابطة الدول المستقلة: الماء والهواء والبخار

تفاصيل التطبيق والعمل

تعمل المضخة الحرارية بشكل منتج حصريًا في نطاق درجات الحرارة من -5 إلى +7 درجة. عند درجة حرارة الهواء +7 ، سيولد النظام حرارة أكثر من اللازم ، وعند مؤشر أقل من -5 ، لن يكون كافياً للتدفئة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الفريون المركز في الهيكل يغلي عند درجة حرارة -55 درجة.

نظريًا ، يمكن للنظام توليد حرارة حتى في حالة الصقيع بدرجة 30 ، لكنها لن تكون كافية للتدفئة ، لأن ناتج الحرارة يعتمد بشكل مباشر على الاختلاف بين نقطة غليان المبرد ودرجة حرارة الهواء.

لذلك ، سكان المناطق الشمالية ، حيث تأتي نزلات البرد مبكراً ، لن يعمل هذا النظام ، وفي منازل المناطق الجنوبية ، يمكن أن يعمل بشكل فعال لعدة أشهر باردة.

إذا تم تركيب البطاريات القياسية في الغرفة ، فستعمل المضخة الحرارية بكفاءة أقل. أفضل ما في الأمر هو أن جهاز الهواء إلى الماء يتم دمجه مع مسخنات بالحمل الحراري ومشعات أخرى بمساحة كبيرة ، بالإضافة إلى أنظمة من النوع المائي "الأرضية الدافئة" و "الجدار الدافئ".

أيضًا ، يجب أن تكون الغرفة نفسها معزولة جيدًا عن الخارج ، وتحتوي على نوافذ مدمجة متعددة الغرف توفر عزلًا حراريًا أفضل من تلك الخشبية أو البلاستيكية العادية.

تتفاعل المضخة الحرارية بشكل أفضل مع نظام المياه "الأرضية الدافئة" ، والذي لا يتطلب تسخين المبرد فوق 40-45 درجة مئوية

يمكن لمضخة حرارية محلية الصنع تسخين المنازل بشكل فعال حتى 100 متر مربع. متر ومضمون لإنتاج قوة 5 كيلو واط. يجب أن يكون مفهوما أنه لا يمكن سكب الفريون بجودة كافية في هيكل تم إنشاؤه في المنزل ، لذلك يجب أن تعتمد على درجة غليانه حتى -22 درجة.

يعتبر جهاز التجميع المنزلي مثاليًا لتزويد المرآب بالحرارة ، والصوبة الزجاجية ، وغرفة المرافق ، والمسبح الخاص الصغير ، وما إلى ذلك. وعادة ما يتم استخدام النظام كتدفئة إضافية.

في أي حال ، ستكون هناك حاجة إلى غلاية كهربائية أو غيرها من المعدات التقليدية لموسم التدفئة. أثناء الصقيع الشديد (-15-30 درجة) ، يوصى بإيقاف تشغيل المضخة الحرارية لتجنب إهدار الكهرباء ، لأنه خلال هذه الفترة لا تزيد كفاءتها عن 10٪.

توفر المضخات الحرارية طاقة كافية لتسخين المياه في حمامات السباحة الداخلية الخاصة (+)

كيف يعمل النظام

مادة العمل في الهيكل هي الهواء. من خلال الوحدة الخارجية ، التي يتم تركيبها في الشارع ، يدخل الأكسجين إلى المبخر عبر الأنابيب ، حيث يتفاعل مع المبرد.

يصبح الفريون تحت تأثير درجة الحرارة غازيًا (لأنه يغلي عند -55 درجة) وفي صورة ساخنة تحت الضغط يدخل الضاغط. يقوم الجهاز بضغط الغاز وبالتالي زيادة درجة حرارته.

يدخل الفريون الساخن إلى دائرة خزان التخزين (المكثف) ، حيث يتم نقل الحرارة إلى الماء ، والتي يمكن استخدامها لاحقًا لتنظيم التدفئة و DHW. في المكثف ، يفقد الفريون جزءًا فقط من حرارته ، ولا يزال في حالة غازية.

بالمرور عبر الخانق ، يتم رش المبرد ، ونتيجة لذلك تنخفض درجة حرارته. يصبح الفريون سائلاً ويمر بهذا الشكل إلى المبخر. تتكرر الدورة.

يوضح الشكل بشكل تخطيطي تنفيذ مبدأ المضخة الحرارية الأولية ، مقسومة على ضاغط وموسع إلى دائرتين - الضغط العالي والمنخفض

أولئك الذين يرغبون في بناء مضخة حرارية بشكل مستقل من مواد النفايات والمعدات القديمة ، على سبيل المثال ، من ثلاجة قديمة ، ستساعدهم المعلومات المقدمة في المقالة التي نوصي بها.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

سيعرض الفيديو مبدأ التشغيل وميزات الجهاز:

نتيجة لذلك ، يمكننا أن نستنتج أن المضخة الحرارية من الماء إلى الماء تعتبر من المعدات الصديقة للبيئة الفعالة والمصممة لتدفئة المنازل حتى 150 مترًا مربعًا. قد يتطلب ترتيب مساحة أكبر بالفعل مسوحات هندسية معقدة للغاية.

إذا كانت لديك أي أسئلة أثناء قراءة المعلومات المقدمة ، فيرجى طرحها في المربع أدناه. نحن في انتظار تعليقاتكم وأسئلتكم حول الموضوع والقصص والصور حول بناء محطة صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية بأيديكم. ونحن مهتمون في رأيك.